宽幅条播和种植密度对燕麦抗倒伏性及产量的影响

冯学颖,米俊珍，刘景辉 ,赵宝平，王 英，田 露，陈晓晶，王欣欣

(1.内蒙古农业大学/内蒙古农业大学杂粮产业协同创新中心，内蒙古呼和浩特 010019;2.赤峰农牧科学研究院，内蒙古赤峰 024031)

燕麦(AvenasativaL.)是北方旱区重要的粮饲兼用作物,营养价值高[1-2]。燕麦植株高大、披散，在一些雨水较多的年份或地区，生长后期因田间群体郁蔽，茎秆支撑性减弱，若在灌浆期至成熟期期间遇降雨和大风天气,极易发生倒伏，进而导致群体小环境恶化、病虫害加重，对产量形成造成影响[3]。有研究表明，燕麦倒伏严重影响籽粒灌浆进程[4]，导致籽粒品质和产量急剧下降，种子空瘪程度提高20%，倒伏发生的时间越早，倒伏角度及面积就越大，造成的减产幅度就越高，给田间机械化收割带来不便，严重影响生产效率[5]。因此，燕麦倒伏已成为限制燕麦高产、稳产和大面积推广应用的重要因素之一。

播种方式是作物获得高产和抗倒伏的基础环节。目前，燕麦种植主要以传统窄幅条播为主，有关燕麦宽幅条播效应的研究尚未见报道。相比于传统窄幅条播，宽幅条播小麦的单株生长空间较大，有利于形成健壮植株[6]，并且宽幅条播还可以实现小麦成穗数、穗粒数、千粒重的协调增长和显著增产[7]。前人研究认为，适当扩大播幅可塑造小麦高光效和抗倒伏群体,能通过改善群体结构，增加冠层透光率和叶面积，促进光能利用[8-9]，提高小麦产量、肥料利用效率[10]和水分利用效率[11]。宽幅条播具有不增加生产成本、环境友好等特点[12]。此外，种植密度对作物的倒伏和产量也有着重要的影响[13]。合理的种植密度是塑造合理作物群体结构、提高茎秆质量、增强抗倒伏性能和增加产量的关键技术[14-15]。低密度虽可增加作物单株产量，但群体数量偏低，不利于单位面积产量提高；而过高密度虽会增加单位面积穗数，但会增加倒伏风险，不利于产量形成[16-18]。对于植株高大的燕麦而言，适宜的种植密度对提高茎秆质量、降低倒伏风险和损失、保障高产优质的意义重大。本研究通过裂区试验，设置两种播种方式和三个种植密度水平，分析播种方式与种植密度对燕麦植株抗倒伏性和籽粒产量的影响，同时确定宽幅条播下燕麦最佳种植密度，以期为宽幅条播在燕麦生产中的推广应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验点概况

试验于2019-2020年在乌兰察布市农牧业科学研究院进行。试验地位于内蒙古乌兰察布市察右前旗平地泉镇(40.9232°N，113.1196°E)，属于温带大陆性季风气候，昼夜温差大，年均气温为4.5 ℃，最高气温为39.7 ℃，最低气温为 -34.4 ℃；2019年5-8月总降水量为290.4 mm，2020年5-8月总降水量为334.2 mm；土壤类型为栗钙土。土壤有机质、全氮、全磷和全钾含量分别为11.69、1.36、0.74和0.52 g·kg-1，碱解氮、速效磷、速效钾含量分别为 76.25、14.12和112.35 mg·kg-1。

1.2 试验设计

试验采用二因素裂区设计。其中，主区为播种方式，设宽幅条播和常规条播2种；副区为种植密度，设300×104株hm-2(D1)、450×104株hm-2(D2)、600×104株hm-2(D3)3个水平。每个处理重复3次，共18个小区，小区面积为43 m2。供试品种为蒙农大燕1号。于播种前一次施入复合肥150 kg·hm-2(氮、磷、钾含量分别为15%、15%和15%)，其他田间管理措施与高产燕麦田相同。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 抗倒伏相关指标测定

于灌浆期、成熟期分别从每个小区的固定样段中随机选取20株燕麦，齐地面剪下，称取鲜重。确定每个茎秆的平衡支点，用软米尺量取茎秆基部至其(带穗、叶和鞘)平衡支点的距离，即为重心高度[13]。

参照马 均等[19]的方法，自制简易装置测定茎秆机械强度。取茎秆基部第二节间和穗下第一节间，剥除叶鞘，两端放于高50 cm、间隔5～7 cm 的支撑木架凹槽内，在其中部挂一塑料盒，向盒内匀速缓慢倒入细沙，至节间折断时停止，用电子天平称取塑料盒和细沙重，即为节间机械强度。

1.3.2 形态指标测定

用软尺测定株高及穗下第一节间长度及基部第二节间长度，节间长度为前一节到下一节的节间距离；株高为茎秆基部到穗顶的长度;用游标卡尺测量茎粗后，从中部用剪刀倾斜45°剪开，测定基部第二节间茎壁厚度。

1.3.3 产量及其构成因子测定

成熟期每小区选取长势均匀的3.0 m×1.0 m 区域调查单位面积穗数，然后人工收割、脱粒、风干后称重，计算产量。成熟期每小区随机取50个单茎，调查穗粒数、千粒重，穗粒重。

1.4 数据处理与统计

采用 Microsoft Excel 2016 和 SAS 9.4数据分析软件整理与分析数据。

2 结果与分析

2.1 播种方式与种植密度对燕麦茎秆形态性状的影响

两年数据(表1)表明，在三个种植密度下宽幅条播的燕麦株高均小于常规条播，其中灌浆期株高2019年在D3下和2020年在D1～D3下均差异显著。除2020年成熟期D1外，在相同种植密度下,宽幅条播的燕麦茎秆重心高度均显著低于常规条播，降幅为5.0%～9.2%。在相同种植密度下茎秆基部第二节间长和穗下节间长均表现为宽幅条播小于常规条播，且除2020年D1外，其他种植密度条件下两种播种方式间差异均显著。两时期的基部第二节间长和穗下节间长减幅分别为0.40%～3.78%和6.29%～12.07%。在同一播种方式下,随着种植密度的增加，燕麦株高、重心高度、基部第二节间长和穗下节间长均呈增加趋势。这说明宽幅条播和低种植密度均会减弱燕麦茎秆伸长生长，降低重心高度。

表1 不同播种方式和密度下燕麦茎秆形态性状的差异Table 1 Difference of the morphological characteristics of oat stems under different sowing forms and planting densities

2.2 播种方式与种植密度对燕麦茎秆机械强度、茎粗和茎壁厚的影响

与常规条播相比，在三个种植密度下宽幅条播在各时期两年均显著提高燕麦茎秆基部第二节间和穂下节间机械强度(表2)。其中，在灌浆期和成熟期，基部第二节间机械强度的增幅分别为 7.18%～20.82%和8.15%～42.27%，穂下节间的增幅分别为12.12%～31.30%和12.85%～41.16%；在同一时期,茎秆基部第二节间和穂下节间机械强度的增幅均表现为D3>D2>D1。在同一种植密度下，宽幅条播的茎粗均显著高于常规条播，且以成熟期增幅最大，达8.37%～ 28.13%；除2019年灌浆期D1、D2下外，宽幅条播的茎壁厚均显著高于常规条播，增幅6.59%～ 17.74%。在同一播种方式下，随着种植密度的增加，茎秆基部第二节间机械强度、穂下节间机械强度、茎粗和壁厚均呈下降趋势。这说明宽幅条播和低种植密度可增加燕麦茎秆机械强度、粗度和壁厚，有利于提高抗倒伏能力。

表2 不同播种方式和密度下燕麦茎秆茎粗、壁厚、机械强度的差异Table 2 Difference of stem diameter,wall thickness and mechanical strength of oat under different sowing forms and planting densities

2.3 播种方式与种植密度对燕麦产量及其构成的影响

在D1、D2和D3下，与常规条播相比，宽幅条播均提高了燕麦的穗数、穗粒数、千粒重和产量，其中穗数、穗粒数和产量在三个种植密度下差异均达显著水平(表3)，千粒重在D2和D3下差异显著；三个种植密度下，穗数增幅分别为24.1%、18.6%和20.4%，穗粒数增幅分别为 6.2%、 7.6%和9.2%,产量增幅分别为8.6%、 9.3%和14.5%，千粒重增幅分别为2.23%、 8.55%和16.96%。在两种播种方式下，随种植密度的增加，穗数和产量均呈增加趋势，千粒重和穗粒数呈下降趋势。在常规条播下在中密度和高密度间，产量差异不显著，但在宽幅条播下不同种植密度间产量差异均显著。以上结果说明，宽幅条播有利于产量构成三因素协同增加，尤其是穗数增加，进而起到增产作用，较高种植密度下效果更明显。

表3 不同播种方式和密度下燕麦产量及其构成的差异Table 3 Difference of yield and its components of oat under different sowing forms and planting densities

3 讨 论

倒伏严重制约燕麦生产力的提高。前人研究表明，种植密度过大,会引起株高、重心高度以及基部节间长度的增加，降低茎秆机械强度，使茎秆变细，增加倒伏的风险，不利于产量的进一步提高[3，16-17，20]。本试验结果表明，随着种植密度的增加，燕麦株高、重心高度、节间长增加，茎秆机械强度、茎粗、壁厚减小。但宽幅条播与常规条播相比显著提高了茎节间机械强度、茎粗和壁厚。随着种植密度的增加，宽幅条播茎秆机械强度、茎粗及壁厚的降幅也小于常规条播。由此可见，宽幅条播可有效改善茎秆质量，进而提高燕麦抗倒伏能力,这与前人研究结果基本一致[21]。

燕麦的产量受控于群体数量和个体生产力两个方面。在燕麦产量构成因素中，单位面积穗数是高产的关键,增加种植密度是提高单位面积穗数的有效途径。研究表明，在一定范围内增加种植密度可提高燕麦产量，但继续增加种植密度则会显著减产[20]，并在一定程度上增加了倒伏的风险。王雪莱等[22]、刘丽萍等[23]研究发现，燕麦最适种植密度为300万～450万株·hm-2。一般认为，随着单位面积穗数的增加，穗粒重会因穗粒数和(或)千粒重的降低而降低，因此在增加单位面积穗数的同时尽可能减小穗粒重的降低幅度才能获得更高产量[7]。与常规条播相比，宽幅条播能够较好地协调小麦群体和个体之间的关系[24-25]，通过提高单株分蘖数和单株成穗数来增加单位面积穗数，实现增产[26-30]。本研究结果与前人研究结果基本一致。在本试验条件下，宽幅播种扩大了燕麦单株营养面积，植株个体长势强,分蘖成穗率高,与常规条播相比，在单位面积穗数显著增加的情况下，千粒重及穗粒数未显著性下降，宽幅条播能够较好协调燕麦单位面积穗数与穗粒重的协同增长，进而提高产量。同时，宽幅条播也显著提高了燕麦茎秆质量，降低倒伏风险。另外，宽幅条播获得最高产的密度为600万株·hm-2，相同密度下比常规条播增产14.5%。

4 结 论

与常规条播相比，宽幅条播既能改善燕麦茎秆质量，提高了茎秆抗倒伏能力，又可促进燕麦产量构成因素协同增加，尤其是穗数的增加，进而提高产量。在本试验条件下，宽幅条播燕麦高产的适宜密度为600万株·hm-2。